Научные исследования газовых гидратов - Гидраты природных газов
В последние годы интерес к проблеме газовых гидратов во всем мире значительно усилился. Рост активности исследований объясняется следующими основными факторами:
- - активизацией поисков альтернативных источников углеводородного сырья в странах, не обладающих ресурсами энергоносителей, так как газовые гидраты являются нетрадиционным источником углеводородного сырья, опытно-промышленное освоение, которого может начаться в ближайшие годы; - необходимостью оценки роли газовых гидратов в приповерхностных слоях геосферы, особенно в связи с их возможным влиянием на глобальные климатические изменения; - изучением закономерностей образования и разложения газовых гидратов в земной коре в общетеоретическом плане с целью обоснования поисков и разведки традиционных месторождений углеводородов (природные гидратопроявления могут служить маркерами более глубокозалегающих обычных месторождений нефти и газа); - активным освоением месторождений углеводородов, расположенных в сложных природных условиях (глубоководный шельф, полярные регионы), где проблема техногенных газогидратов обостряется; - целесообразностью сокращения эксплуатационных затрат на предупреждение гидратообразования в промысловых системах добычи газа за счет перехода на энерго-ресурсосберегающие и экологически чистые технологии; - возможностью использования газогидратных технологий при разработке, хранении и транспорте природного газа.
В 1970 году в Государственный реестр открытий СССР было внесено научное открытие "Свойство природных газов находиться в твердом состоянии в земной коре" под № 75 с приоритетом от 1961 г., сделанное российскими учеными В. Г. Васильевым, Ю. Ф. Макогоном, Ф. Г. Требиным, А. А. Трофимуком и Н. В. Черским.[7] После этого геологические исследования газовых гидратов получили серьезный импульс. Прежде всего, были разработаны графоаналитические методы выделения термодинамических зон стабильности газогидратов в земной коре (ЗСГ). При этом выяснилось, что зона стабильности гидратов (ЗСГ) метана, наиболее распространенного в земной коре углеводородного газа, покрывает до 20 % суши (в районах распространения криолитозоны) и до 90 % дна океанов и морей.
Эти сугубо теоретические результаты активизировали поиски гидратосодержащих пород в природе: первые успешные результаты были получены сотрудниками ВНИИГАЗа А. Г. Ефремовой и Б. П. Жижченко при донном пробоотборе в глубоководной части Черного моря в 1972 году. Они визуально наблюдали вкрапления гидратов, похожие на иней в кавернах извлеченного со дна грунта. Фактически, это первое, официально признанное в мире наблюдение природных газовых гидратов в породах. Данные А. Г. Ефремовой и Б. П. Жижченко впоследствии многократно цитировались зарубежными и отечественными авторами. На основе их исследований в США были разработаны первые методы отбора образцов субмаринных газогидратов. Позже А. Г. Ефремова, работая в экспедиции по донному пробоотбору в Каспийском море (1980 г.), также впервые в мире установила гидратоносность донных отложений этого моря, что позволило при более поздних детализированных исследованиях другим ученым (Г. Д. Гинсбург, В. А. Соловьев и др.) выделить в Южном Каспии гидратоносную провинцию (связанную с грязевулканизмом).
Большой вклад в геологические и геофизические исследования гидратосодержащих пород внесли сотрудники Норильской комплексной лаборатории ВНИИГАЗа М. Х. Сапир, А. Э. Беньяминович и др., изучавшие Мессояхское газовое месторождение, начальные пластовые Р, Т-условия которого практически совпадали с условиями гидратообразования метана. Этими исследователями в начале 70-х годов были заложены принципы распознавания гидратосодержащих пород по данным комплексного скважинного каротажа. В конце 70-х годов исследования в этой области в СССР практически прекратились. В то же время, в США, Канаде, Японии и других странах они получили развитие и к настоящему времени отработаны методики геофизического выделения гидратонасыщенных пород в геологических разрезах по данным комплекса каротажных данных. В России на базе ВНИИГАЗа были поставлены одни из первых экспериментальных исследований в мире по моделированию гидратообразования в дисперсных породах. Так, А. С. Схаляхо (1974 г.) и В. А. Ненахов (1982 г.) путем насыщения гидратами песчаных образцов установили закономерность изменения относительной проницаемости породы по газу в зависимости от гидратонасыщенности (А. С. Схаляхо) и предельный градиент сдвига поровой воды в гидратосодержащих породах (В. А. Ненахов) -- две важные для прогноза добычи газогидратного газа характеристики.
Также была проведена важная работа Е. В. Захарова и С. Г. Юдина (1984 г.) по перспективам поиска гидратосодержащих отложений в Охотском море. Эта публикация оказалась прогностической: через два года после ее опубликования появилась целая серия статей об обнаружении гидратосодержащих отложений при сейсмопрофилировании, донном пробоотборе, и даже при визуальном наблюдении с подводных обитаемых аппаратов в различных частях Охотского моря. К настоящему времени ресурсы гидратного газа России только в обнаруженных субмаринных скоплениях оцениваются в несколько трлн. м3. Несмотря на прекращение финансирования исследований по природным газогидратам в 1988 году, работы во ВНИИГАЗе были продолжены В. С. Якушевым, В. А. Истоминым, В. И. Ермаковым и В. А. Скоробогатовым на безбюджетной основе (исследования природных газогидратов не включались в официальную тематику института вплоть до 1998 года). Особую роль в организации и постановке исследований сыграл профессор В. И. Ермаков, который постоянно уделял внимание последним достижениям в области природных газогидратов и поддерживал эти исследования во ВНИИГАЗе на протяжении всей своей работы в институте.
В 1986--1988 гг. были разработаны и сконструированы две оригинальные экспериментальные камеры по исследованию газогидратов и гидратосодержащих пород, одна из которых позволяла наблюдать за процессом образования и разложения гидратов углеводородных газов под оптическим микроскопом, а другая -- проводить изучение образования и разложения гидратов в породах различного состава и строения благодаря сменной внутренней гильзе.
К настоящему времени подобные камеры в модифицированном виде для исследований гидратов в поровом пространстве используются в Канаде, Японии, России и других странах. Проведенные экспериментальные исследования позволили обнаружить эффект самоконсервации газогидратов при отрицательных температурах
Он заключается в том, что если монолитный газогидрат, полученный при обычных равновесных условиях, охладить до температуры ниже 0°С и сбросить давление над ним до атмосферного, то после первичного поверхностного разложения, газогидрат самоизолируется от окружающей среды тонкой пленкой льда, препятствующей дальнейшему разложению. После этого гидрат может храниться длительное время при атмосферном давлении (зависит от температуры, влажности и других параметров внешней среды). Обнаружение этого эффекта внесло значительный вклад в изучение природных газогидратов.
Разработка методики получения и изучения гидратосодержащих образцов различных дисперсных пород, уточненение методики изучения природных гидратосодержащих образцов, проведение первые исследования природных гидратосодержащих образцов, поднятых из мерзлой толщи Ямбургского ГКМ (1987 г.) подтвердили существование гидратов метана в "законсервированном" виде в мерзлой толще, а также позволили установить новый тип газогидратных залежей -- реликтовые газогидратные залежи, распространенные вне современной ЗСГ.
Кроме того, эффект самоконсервации открыл новые возможности для хранения и транспорта газа в сконцентрированном виде, но без повышенного давления. Впоследствии эффект самоконсервации экспериментально был подтвержден исследователями в Австрии (1990 г.) и Норвегии (1994 г.) и в настоящее время исследуется специалистами из разных стран (Япония, Канада, США, Германия, Россия).
В середине 90-тых годов ВНИИГАЗом в содружестве с Московским Государственным Университетом (кафедра геокриологии -- доцент Е. М. Чувилин с сотрудниками) были проведены исследования образцов керна из интервалов газопроявлений из толщи ММП в южной части Бованенковского ГКМ по методике, разработанной ранее при исследованиях образцов ММП Ямбургского ГКМ.
Результаты исследований показали присутствие в поровом пространстве мерзлых пород рассеянных реликтовых газогидратов. Аналогичные результаты позже были получены и при исследовании ММП в дельте реки Маккензи (Канада), где гидраты были идентифицированы не только по предложенной российской методике, но и наблюдались в керне визуально. В последние годы (после проведения в 2003 году совещания в ОАО "Газпром") исследования гидратов в России продолжались в различных организациях как посредством госбюджетного финансирования (два интеграционных проекта Сибирского отделения РАН, небольшие гранты РФФИ, грант губернатора Тюмени, грант министерства высшего образования РФ), так и за счет грантов международных фондов -- ИНТАС, СРДФ, ЮНЕСКО (по программе "плавучий университет" -- морские экспедиции под эгидой ЮНЕСКО под лозунгом Training Through Research -- обучение через исследования), КОМЕКС (Kurele-Okhosk-Marine Experiment), ЧАОС (Carbon-Hydrate Accumulations in the Okhotsk Sea) и др.
В 2002--2004 гг. исследования по нетрадиционным источникам углеводородов, включая газовые гидраты (с учетом коммерческих интересов ОАО "Газпром"), продолжались в ООО "Газпром ВНИИГАЗ" и ОАО "Промгаз" при небольшом масштабе финансирования. В настоящее время исследования по газовым гидратам проводятся в ОАО "Газпром" (главным образом, в ООО "Газпром ВНИИГАЗ"), в институтах Российской академии наук, в университетах.
Исследования геологических и технологических проблем газовых гидратов были начаты в середине 60-х годов специалистами ВНИИГАЗа. Вначале ставились и решались технологические вопросы предупреждения гидратообразования, затем тематика постепенно расширялась: включались в сферу интересов кинетические аспекты гидратообразования, далее значительное внимание было уделено геологическим аспектам, в частности возможностям существования газогидратных залежей, теоретическим проблемам их освоения.
Похожие статьи
-
Строение гидратов, Газовые гидраты в природе - Гидраты природных газов
Рис.2 Кристаллические модификации газогидратов В структуре газогидратов молекулы воды образуют ажурный каркас (то есть решетку хозяина), в котором...
-
История изучения гидратов газов - Гидраты природных газов
Первая публикация, связанная с гидратами газов, относится к 1811 г., когда английский химик X. Дэви, пропуская хлор через, воду при атмосферном давлении...
-
Заключение - Гидраты природных газов
К природным газогидратам нефтяные компании пока интереса не проявляют. В то же время на рынке технологий в скором времени появится новый продукт,...
-
Внутримерзлотные залежи . Освоение месторождений севера Западной Сибири с самого начала столкнулось с проблемой выбросов газа из неглубоких интервалов...
-
Свойства гидратов - Гидраты природных газов
Природные газовые гидраты представляют собой метастабильный минерал, образование и разложение которого зависит от температуры, давления, химического...
-
ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ, Состав и структура - Предупреждение образования гидратов природных газов
Состав и структура Гидраты природных газов представляют собой физико-химическое соединение воды с углеводородами. По внешнему виду это белая...
-
Исследования, связанные с разработкой нефтяных и газовых залежей, следует начинать в первых скважинах, в которых получили притоки нефти и газа. На...
-
Другие возможности использования гидратов газов - Гидраты природных газов
Независимо от того, станут ли природные гидраты еще одним мировым источником топлива, накопленные знания о гидратах открывают другие возможности их...
-
Каждый отдельный компонент имеет определенную критическую температуру, выше которой гидраты данного компонента не образуются. Такая температура...
-
Районы современной разведки на гидраты - Гидраты природных газов
Специалисты Геологической службы Канады (GCSJ, Японской национальной нефтяной корпорации (JN0CI, Японской нефтяной разведочной компании (JAPEX1,...
-
География распространения газов-гидратов - Гидраты природных газов
Большая часть гидратов сосредоточена, по-видимому, на материковых окраинах, где глубина вод составляет примерно 500 м. В этих зонах вода выносит...
-
При этом способе повышение температуры выше равновесной температуры образовании гидратов приводит к их разложению. На практике трубопровод подогревают...
-
Место образования гидратной пробки обычно удается определить по росту перепада давления на данном участке газопровода. Если пробка не сплошная, то в...
-
Свойства - Предупреждение образования гидратов природных газов
Основными свойствами газовых гидратов, необходимыми при моделировании их существования в природе, следует считать следующие: - теплофизические...
-
Новые методы наблюдения за образованием гидратов газов - Гидраты природных газов
Газовые гидраты можно получить в лаборатории из газа и воды, но это сложный процесс. Гидраты образуются очень медленно, даже если температура и давление...
-
ВВЕДЕНИЕ - Предупреждение образования гидратов природных газов
В последнее время интерес к проблеме природных и техногенных газовых гидратов заметно усилился во всем мире. Связано это с осознанием того факта, что для...
-
Введение - Гидраты природных газов
Углеводороды представляют собой особые соединения широко распространенных элементов -- водорода и углерода. Эти природные соединения добывают и...
-
Целью курсовой работы является разработка системы исследования гор Республики Казахстан аэрокосмическими методами и его техническое обоснование. Целью...
-
Компьютерная обработка аэрокосмических снимков Для ГИС, предназначенной для решения различных научно-практических задач, важно использование информации,...
-
Эффективным и надежным методом предупреждения образования гидратов является осушка газа перед поступлением его в трубопровод. Необходимо, чтобы осушка...
-
Условия образования гидратов - Предупреждение образования гидратов природных газов
Основными факторами, определяющими условия образования гидратов природных газов в скважине, являются состав газа, давление, температура, наличие...
-
Пространственные характеристики: площадной объект Временная характеристика - зависимость от времени. Наиболее предпочтительна производить съемку в период...
-
В процессе бурения скважин гидрогеологические наблюдения включают определение статических уровней, пластовых давлений, дебитов, отбор проб воды на...
-
Объекты исследования Для выбора объекта исследования были изучены картографические материалы, космические снимки с целью нахождения наиболее характерного...
-
Существует три уровня прогноза: 1) Уровень региональных исследований; 2) Уровень зональных исследований; 3) Уровень локальных исследований. Разработаны...
-
Рельеф и геологическое строение Изучаемые регионы - Северный Казахстан и Среднерусская возвышенности расположены на примыкающих друг к другу Русской и...
-
В связи с небольшим процентом отбора керна в процессе бурения и его неполным выносом, очень важно значение в изучении разреза скважины ГМИС (каротаж)...
-
ВВЕДЕНИЕ - Виды гидрогеологических исследований при разработке месторождений нефти и газа
Многогранная проблема исследований гидрогеологических условий формирования и пространственного размещения месторождений УВ наиболее сложная в...
-
Общие сведения - Газовые месторождения и добыча газа
Углеводородные газы, используемые на предприятиях топливно-энергетического комплекса, подразделяются на природные (естественные) и искусственные [131]....
-
Краткий очерк по изученности пещеры Шульган-Таш, ее научное и культурное значение - Пещеры Башкирии
Пещера Шульган-Таш (Капова) известна местному населению с незапамятных времен. Первые литературные сведения о ней принадлежат русскому географу П. И....
-
Влияние частоты вращения долота - Бурение нефтяных и газовых скважин
С изменением частоты вращения долота меняется число поражений забоя зубками шарошечного долота. При малой частоте вращения долота промежуток времени, в...
-
При разведочном бурении гидрохимические исследования могут решать ряд задач: 1) Разведочное бурение ведется на площади, где промышленная нефтеносность...
-
Электрческе методы исследования При проведении исследований скважин электрическими методами изучают удельное электрическое сопротивление, естественную...
-
Объектом исследования является бассейн реки Клязьма (рис.8). Рис. 8 Районы исследования Рельеф изучаемой территории представлен низменностями и...
-
Природный территориальный комплекс - участки земной поверхности характеризующиеся общностью происхождения, развития и однотипностью взаимодействия...
-
Параметры, регистрируемые в газометрии - Геофизические исследования скважин
Газовый каротаж основан на изучении содержания и состава углеводородных газов и битумов в промывочной жидкости, а также основных параметров,...
-
Потокометрические исследования В скв. №№ 402 и 405 работает кровельная часть пласта, в скв. № 427 интервалы перфорации перекрыты НКТ. Скв. № 412 во время...
-
Добыча полезных ископаемых - Исследование Арктики
Подо льдами Арктики залегает около 83 млрд баррелей нефти, что составляет 13% от мировых неразведанных запасов. Этого количества достаточно для того,...
-
СПОСОБЫ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, Ударное бурение - Бурение нефтяных и газовых скважин
Бурить скважины можно механическим, термическим, электроимпульсным и другими способами (несколько десятков), Однако промышленное применение находят...
-
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ БУРЕНИИ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Основной вид деформации, под действием которой породы в процессе бурения разрушаются, -- вдавливание. Рассмотрим явления, происходящие в породе при...
Научные исследования газовых гидратов - Гидраты природных газов